3D-Leistungselektronik

An Embedded Power Section with GaN HEMTs

Die Einbettung ist eine Technologie, die es ermöglicht, hoch integrierte, kompakte Leistungsteile zu bauen. Sie trägt auch dazu bei, parasitäre Elemente in den Leistungsteilen zu minimieren, was den Einsatz neuartiger, schnell schaltender Bauelemente wie Galliumnitrid (GaN)-Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMTs) erleichtert.

Dieser Beitrag befasst sich mit den erforderlichen Prozessen und der Entwicklung eines Leistungsteils mit GaN-HEMTs für einen dreiphasigen Antriebswechselrichter mit einer Nennleistung im unteren kW-Bereich; die Schalteigenschaften von GaN werden mit einem Doppelpulstest vollständig untersucht. Der Einfluss des PCB-Layouts auf parasitäre Effekte wird messtechnisch bestimmt. Schließlich wurde auch eine Version mit diskreten Bauelementen als Benchmark für die eingebettete Lösung aufgebaut.

In dieser Arbeit wird der Einsatz der Leiterplatteneinbettungstechnologie für kommerzielle 650-V-GaN-on-Si-Leistungsbauelemente untersucht. Die Einbettung des Leistungsteils mit einem Brückenzweig von Transistoren, Steuerschaltungen wie Treiber-ICs und dem DC-Zwischenkreis ist ein vielversprechender Ansatz zur Realisierung eines niederinduktiven Systems mit hoher Leistungsdichte.

Dieser Beitrag befasst sich mit dem Entwurf und den Embedding-Prozessen für Brückenzweig-Module eines dreiphasigen Antriebswechselrichters im unteren kW-Bereich. Als Referenz wurde eine konventionelle Baugruppe entwickelt. Die elektrischen Eigenschaften des Leistungsteils im Hartschaltenden Betrieb werden untersucht.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 20183-BG der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.